CN213516977U - 多维电化学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多维电化学检测装置，包括：反射组件，内限定有腔室，反射组件的内壁面的至少一部分设有反射面，反射组件上设有沿其壁厚方向贯通的出光孔；电化学反应组件，设于腔室内且能够发出光信号和/或电流信号，光信号的至少一部分经由反射面反射后穿过出光孔；电化学发光检测组件，设于反射组件的一侧且能够接收经由出光孔穿过的光信号，并对光信号进行检测；电化学电流信号检测组件，能够与电化学反应组件相连以用于检测电化学反应组件产生的电流信号；控制器。根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置具有简单、模块化、多功能、多参数同时测定的优点，提高了检测效率和准确度。

Description

多维电化学检测装置

技术领域

本实用新型属于电化学检测技术领域，具体涉及一种多维电化学检测装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人类在生命科学领域的研究取得了长足的突破，对生命本质和生命活动过程的认识逐渐清晰，对一些重大疾病的早期预警和防治研究不断深入，这一切都对研究发展高性能的新分析诊断手段提出了更为迫切的需求。然而，对于生物医学而言，单一指标一般并不能完整真实地反映病情、病因、病理等重要信息，而通常需要综合多个指标进行分析，因此传统的分析方法很难真正意义上开拓在生物医学领域的应用。

电化学检测技术的原理是依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量。它把化学过程中的现象以电势差、电流、电量、电阻(电导)、电容等电信号的形式进行测量和表达。电化学发光检测技术作为电化学检测技术的衍生，是通过测量电化学反应过程中发光物质的发光强度大小来实现对待测物质定量分析的方法。电化学检测技术在生物传感领域中的广泛应用，要求电化学检测仪器不断向集成化、多维化的趋势发展。

尽管电化学检测技术已经较为成熟，但是目前市场上的传统仪器功能大多单一、操作复杂，不具备多功能、多参数同时测定的特点，影响了检测的效率以及准确度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种多维电化学检测装置，该多维电化学检测装置可同时检测电化学电流和电化学发光两个不同维度的信号，克服传统电化学仪器功能单一、操作复杂的缺点，具有简单、模块化、多功能、多参数同时测定的优点，提高了检测效率和准确度。

根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置，包括：反射组件，所述反射组件内限定有腔室，所述反射组件的内壁面的至少一部分设有反射面，所述反射组件上设有沿其壁厚方向贯通的出光孔；电化学反应组件，所述电化学反应组件设于所述腔室内，所述电化学反应组件内能够发生氧化还原反应并发出光信号和/或电流信号，所述光信号的至少一部分经由所述反射面反射后穿过所述出光孔；电化学发光检测组件，所述电化学发光检测组件设于所述反射组件的一侧且能够接收经由所述出光孔穿过的所述光信号，并对所述光信号进行检测；电化学电流信号检测组件，所述电化学电流信号检测组件与所述电化学反应组件相连以用于检测所述电化学反应组件产生的电流信号；控制器，所述控制器分别与所述电化学反应组件、所述电化学发光检测组件和所述电化学电流信号检测组件电连接。

根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置，采用反射组件、电化学反应组件、电化学发光检测组件、电化学电流信号检测组件和控制器相结合，不仅能够提高光信号的均匀性，还能够实现多功能、多参数同时测定，提高检测的效率以及准确度，减少假性(假阳性、假阴性)结果的出现。

根据本实用新型一个实施例，所述反射面为漫反射面。

根据本实用新型一个实施例，所述反射组件为积分球。

根据本实用新型一个实施例，所述反射组件上设有沿其壁厚方向贯通的安装孔以用于安装所述电化学反应组件。

根据本实用新型一个实施例，所述电化学反应组件包括：电化学反应池，所述电化学反应池设于所述安装孔且限定有反应室，所述反应室内能够容纳待测试的样品溶液；电极，所述电极设于所述样品溶液中。

根据本实用新型一个实施例，所述电极包括工作电极、参比电极和辅助电极。

根据本实用新型一个实施例，所述电流信号为电化学电流信号。

根据本实用新型一个实施例，所述控制器包括：供电模块，所述供电模块提供直流稳压电压；驱动模块，所述驱动模块与所述电化学反应组件和所述电化学发光检测组件电连接，以为所述电化学反应组件提供电化学反应所需电能量，为所述电化学发光检测组件提供稳定的工作电压；信号采集模块，所述信号采集模块分别与所述电化学发光检测组件和所述电化学电流检测组件电连接以分别采集所述光信号和所述电流信号并进行放大或转换。

根据本实用新型一个实施例，所述电化学发光检测组件包括：光学传感器，所述光学传感器能够接收经由所述出光孔穿过的所述光信号。

根据本实用新型一个实施例，所述电化学发光检测组件还包括：暗盒，所述暗盒为不透明件且内限定有容纳腔，所述光学传感器设于所述容纳腔；通光管路，所述通光管路为中空管路，所述通光管路的一端与所述出光孔连通，所述通光管路的另一端与所述容纳腔连通；光学屏蔽件，所述光学屏蔽件设于所述通光管路的外侧。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置的剖面图。

附图标记：

多维电化学检测装置100；

反射组件1；电极2；电化学反应池3；安装孔4；出光孔5；通光管路6；通孔7；光学传感器8；暗盒9；控制器10；光学屏蔽件11；数字I/O接口12。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100。

如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100，包括：反射组件1、电化学反应组件、电化学发光检测组件、电化学电流信号检测组件和控制器10。

具体而言，反射组件1内限定有腔室，反射组件1的内壁面的至少一部分设有反射面，反射组件1上设有沿其壁厚方向贯通的出光孔5，电化学反应组件设于腔室内，电化学反应组件内能够发生氧化还原反应并发出光信号和/或电流信号，光信号的至少一部分经由反射面反射后穿过出光孔5，电化学发光检测组件设于反射组件1的一侧且能够接收经由出光孔5穿过的光信号，并对光信号进行检测，电化学电流信号检测组件与电化学反应组件相连以用于检测电化学反应组件产生的电流信号，控制器10分别与电化学反应组件、电化学发光检测组件和电化学电流信号检测组件电连接。

换言之，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100主要由反射组件1、电化学反应组件、电化学发光检测组件、电化学电流信号检测组件和控制器10组成，在反射组件1内限定有腔室，在腔室内安装有电化学反应组件，电化学反应组件在控制器10提供能量时使内含介质发生氧化还原反应，对于特定的介质，可分别或同时发出光信号和电流信号。由于反射组件1的内壁面的至少一部分为反射面，光信号的至少一部分经由反射面漫反射后更加均匀地穿过出光孔5。一方面，在反射组件1的一侧设有电化学发光检测组件，通过出光孔5穿出的光信号可以被电化学发光检测组件所接收，需要说明的是，电化学发光检测组件能够采集电化学发光信号。另一方面，与电化学反应组件同时连接的还有电化学电流信号检测组件，通过电化学电流信号检测组件能够检测电化学反应组件的电流信号。也就是说，通过电化学发光检测组件和电化学电流信号检测组件同时工作，能够实现多功能、多参数同时测定。

由此，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100采用反射组件1、电化学反应组件、电化学发光检测组件、电化学电流信号检测组件和控制器10相结合，不仅能够提高光信号的均匀性，还能够实现多功能、多参数同时测定，提高检测的效率以及准确度，减少假性(假阳性、假阴性)结果的出现。

优选地，反射面为漫反射面，也就是说，光信号经过多次漫反射，能够使光信号更加均匀地投射至电化学发光检测组件。

可选地，反射组件1为积分球，具有性能稳定，便于操作等优点。

根据本实用新型的一个实施例，反射组件1上设有沿其壁厚方向贯通的安装孔4以用于安装电化学反应组件，也就是说，可以通过安装孔4快速安装电化学反应组件。

进一步地，电化学反应组件包括：电化学反应池3和电极2，电化学反应池3设于安装孔4且限定有反应室，反应室内能够容纳待测试的样品溶液，电极2设于样品溶液中。控制器10内设有电子电路，电子电路与电极电连接。

具体地，电子电路受软件控制，通过数字I/O接口12同计算机连接，其中，电路输出至电极2的电压波形及电压值均决定于软件指令，电极2上产生的电化学电流信号以及光学传感器8测得的电化学发光信号经放大/转换成数字信号后由计算机记录；所用软件可为专门软件，其主要功能包括提供电化学反应的激励电压、确定电压波形及电压值、启动光电倍增管工作电压、记录电化学电流信号和电化学发光信号数据并显示输出。

在本实用新型的一些具体实施方式中，电极2包括工作电极、参比电极和辅助电极，所需电位波形和幅值均由控制器10控制施加。

根据本实用新型的一个实施例，电流信号专指电化学电流信号。

可选地，控制器10包括供电模块、驱动模块和信号采集模块，供电模块对驱动模块进行直流稳压供电，驱动模块与电化学反应组件和电化学发光检测组件电连接以对其进行供电和控制，具体地，驱动模块的功能可包括为电化学反应组件提供电化学反应所需电能量，为电化学发光检测组件提供稳定的工作电压。信号采集模块分别与电化学发光检测组件和电化学电流检测组件电连接以分别采集光信号和电流信号并进行放大或转换。具体地，可以采集光学传感器8的信号以及电化学电流信号并进行放大/转换，与计算机通信的数/模、模/数转换。其中，驱动模块和信号采集模块均可主要由电子电路构成。

根据本实用新型的一个实施例，电化学发光检测组件包括光学传感器8，光学传感器8能够接收经由出光孔5穿过的光信号，其中，光学传感器8可为集成式光电倍增管。

进一步地，电化学发光检测组件还包括：暗盒9、通光管路6和光学屏蔽件11，暗盒9为不透明件且内限定有容纳腔，暗盒9的一端设有通孔7，通孔7与通光管路6连通，光学传感器8设于容纳腔且其探测窗口可正对通光管路6，通光管路6为中空管路，通光管路6的一端与出光孔5连通，通光管路6的另一端与容纳腔连通，光学屏蔽件11设于通光管路6的外侧。可选地，光学屏蔽件11为罩在光学传感器8的传感口外部的遮光罩，由于光学传感器的光电倍增管灵敏性高，因此外加光学屏蔽件能够过滤掉产生干扰的杂信号。需要说明的是，电化学发光检测组件和电化学电流信号检测组件中包括的部分部件可以是重叠的，例如同时包括电化学反应池3和电极2等。

下面通过具体实施例对根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100的精密度和灵敏度进行验证和说明。

实施例1

为了验证本实用新型所述的多维电化学检测装置100的精密度，开展了电化学发光检测实验，具体操作如下：

在含有10^-5mol/L发光试剂鲁米诺的pH＝8的磷酸盐缓冲溶液的电化学反应池3中，以ITO玻璃为工作电极，并以铂对电极、Ag/AgCl参比电极形成的三电极系统，在以下条件测定其电化学发光强度：脉冲电压范围-0.3V至1.2V，脉冲周期3S，平行测定7次。

光学传感器8测得的发光信号被转换成数字后由计算机记录，测定结果见表1：

表1

从表1的数据，可以看出，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100的精密度较好。

实施例2

为了验证根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100的灵敏度，开展了电化学发光检测实验，具体操作如下：

在含有pH＝8的磷酸盐缓冲溶液的电化学反应池3中，以ITO玻璃为工作电极，并以铂对电极、Ag/AgCl参比电极形成的三电极系统，在脉冲电压范围-0.3至1.2V，脉冲周期3S的条件下测定不同浓度发光试剂鲁米诺的电化学发光信号，光学传感器8测得的电化学发光信号被转换成数字后由计算机记录，以发光信号-浓度绘制标准曲线，测定灵敏度，结果见表2。

表2

从表2的数据，可以看出，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100的灵敏度较好。

总而言之，根据本实用新型实施例的多维电化学检测装置100采用反射组件1、电化学反应组件、电化学发光检测组件、电化学电流信号检测组件和控制器10相结合，通过将电化学发光信号和电化学电流信号两个维度的检测手段集成于同一平台上，提供了在短时间内获取多个被分析物定量信息的可能性，尤其是对于样品量少、组成复杂、要求多参数的检测目标。同时，多维信号检测提供了对被检测物的定量结果进行自校验的可能性，将极大有利于保证测量的准确性，减少假性(假阳性、假阴性)结果的出现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多维电化学检测装置，其特征在于，包括：

反射组件，所述反射组件内限定有腔室，所述反射组件的内壁面的至少一部分设有反射面，所述反射组件上设有沿其壁厚方向贯通的出光孔；

电化学反应组件，所述电化学反应组件设于所述腔室内，所述电化学反应组件内能够发生氧化还原反应并发出光信号和/或电流信号，所述光信号的至少一部分经由所述反射面反射后穿过所述出光孔；

电化学发光检测组件，所述电化学发光检测组件设于所述反射组件的一侧且能够接收经由所述出光孔穿过的所述光信号，并对所述光信号进行检测；

电化学电流信号检测组件，所述电化学电流信号检测组件与所述电化学反应组件相连以用于检测所述电化学反应组件产生的电流信号；

控制器，所述控制器分别与所述电化学反应组件、所述电化学发光检测组件和所述电化学电流信号检测组件电连接。

2.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述反射面为漫反射面。

3.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述反射组件为积分球。

4.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述反射组件上设有沿其壁厚方向贯通的安装孔以用于安装所述电化学反应组件。

5.根据权利要求4所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述电化学反应组件包括：

电化学反应池，所述电化学反应池设于所述安装孔且限定有反应室，所述反应室内能够容纳待测试的样品溶液；

电极，所述电极设于所述样品溶液中。

6.根据权利要求5所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述电极包括工作电极、参比电极和辅助电极。

7.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述电流信号为电化学电流信号。

8.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述控制器包括：

供电模块，所述供电模块提供直流稳压电压；

驱动模块，所述驱动模块与所述电化学反应组件和所述电化学发光检测组件电连接，以为所述电化学反应组件提供电化学反应所需电能量，为所述电化学发光检测组件提供稳定的工作电压；

信号采集模块，所述信号采集模块分别与所述电化学发光检测组件和所述电化学电流检测组件电连接以分别采集所述光信号和所述电流信号并进行放大或转换。

9.根据权利要求1所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述电化学发光检测组件包括：

光学传感器，所述光学传感器能够接收经由所述出光孔穿过的所述光信号。

10.根据权利要求9所述的多维电化学检测装置，其特征在于，所述电化学发光检测组件还包括：

暗盒，所述暗盒为不透明件且内限定有容纳腔，所述光学传感器设于所述容纳腔；

通光管路，所述通光管路为中空管路，所述通光管路的一端与所述出光孔连通，所述通光管路的另一端与所述容纳腔连通；

光学屏蔽件，所述光学屏蔽件设于所述通光管路的外侧。

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